¿De qué es capaz un motor de combustión interna?

Cuando se trata de Koenigsegg, todo parece venir de otro planeta. El nuevo modelo de la marca sueca llamado Gemera no se diferencia de esta formulación: un modelo GT de cuatro plazas con propulsión híbrida, potencia del sistema de 1700 CV, una velocidad máxima de 400 km/h y una aceleración de 100 km/h en 1,9. segundos. Aunque los superdeportivos ya no son tan raros en el mundo moderno, el Gemera todavía tiene algunas características distintivas. Y la más distintiva de estas características es el motor del automóvil.

Koenigsegg lo llama Tiny Friendly Giant, o TNG para abreviar. Y hay una razón: el TFG tiene una cilindrada de dos litros, tres cilindros (!), dos turbocompresores y 600 hp. a 300 hp por litro, esta unidad alcanza la potencia máxima jamás ofrecida por un motor de producción. La compañía afirma que, en términos de tecnología, el TFG está "por delante de cualquier otro motor de tres cilindros en el mercado actual". De hecho, tienen toda la razón: el próximo motor de tres cilindros es el de 268 hp que usa Toyota en el GR Yaris.

La tecnología más inusual en el TFG es el sistema de distribución de válvulas sin excéntrica. En cambio, el motor utiliza un sistema desarrollado por la subsidiaria de Koenigsegg, Freevalve, con actuadores neumáticos para cada válvula.

De hecho, el "pequeño gigante amigable" fue desarrollado específicamente para Gemera. La empresa sueca quería crear algo compacto, ligero, pero con gran potencia. Además, la filosofía general de diseño del variador ha cambiado y, a diferencia del Gegera Regera híbrido, la mayor parte de la potencia proviene de motores eléctricos. El motor de combustión interna tiene una contribución adicional para conducir y cargar la batería.

Antes de decidir crear un motor de tres cilindros en Koenigsegg, pensaron mucho. Sin embargo, esta decisión no se tomará inequívocamente en un automóvil exclusivo. Sin embargo, la búsqueda de cualidades tales como compacidad y ligereza prevalece y conduce a la creación del motor más extremo del mundo, en términos no solo de un litro, sino también de un "cilindro".

La configuración del motor, sin embargo, tiene cilindros bastante grandes y suena bastante pegadizo, con el típico timbre de baja frecuencia de los motores de tres cilindros, pero mucho más entrecortado. Christian von Koenigsegg, el fundador de la empresa, dijo de él: "Imagina una Harley, pero con un cilindro diferente". Aunque tiene un diámetro bastante grande de 95 mm y una carrera de 93,5 mm, al TFG le encantan las altas revoluciones. Su potencia máxima se alcanza a las 7500 rpm y la zona roja del cuentarrevoluciones comienza a las 8500 rpm. Aquí, la alquimia consiste en materiales costosos que brindan ligereza (velocidad) y resistencia (alta presión del proceso de combustión). Por lo tanto, las altas velocidades van acompañadas de un increíble par de 600 Nm.

Turboalimentación en cascada

La respuesta a la pregunta de cómo se pueden conectar exactamente dos turbocompresores en una configuración de tres cilindros es la cascada. Un sistema similar usó el icónico Porsche 80 en los años 959, que tiene similitudes ya que dos motores de tres cilindros están llenos de un turbocompresor pequeño y uno grande. Sin embargo, TFG tiene una nueva interpretación sobre el tema. Cada uno de los cilindros del motor tiene dos válvulas de escape, una de las cuales se encarga de llenar el turbocompresor pequeño y la otra del turbocompresor grande. A bajas revoluciones y cargas, solo se abren las tres válvulas que alimentan de gases al pequeño turbocompresor. A 3000 rpm, las segundas válvulas comienzan a abrirse, dirigiendo los gases hacia el gran turbocargador. Sin embargo, el motor es de tan alta tecnología que en cuanto a sus parámetros, incluso en la versión “atmosférica”, puede alcanzar los 280 hp. La razón radica en la misma tecnología de válvula Freevalve. Una de las razones por las que un motor de 2000 cc CM tiene tres cilindros, es el hecho de que un motor de tres cilindros es más eficiente en términos de turboalimentación, ya que no hay amortiguación mutua de las pulsaciones de gas, como en un motor de cuatro cilindros.

Y válvulas de apertura neumática

Gracias al sistema Freevalve, cada válvula se mueve individualmente. Se puede abrir de forma independiente con una duración, un par de arranque y una carrera específicos. Con carga baja, solo se abre uno, lo que permite un mayor flujo de aire y una mejor mezcla de combustible. Gracias a la capacidad de controlar con precisión cada una de las válvulas, no se necesita una válvula de mariposa y cada uno de los cilindros se puede apagar si es necesario (en modos de carga parcial). La flexibilidad de operación permite que el TFG cambie de la operación Otto convencional a la operación Miller con un mayor ciclo de trabajo y una mayor eficiencia. Y esto no es lo más impresionante: con la ayuda del "soplado" de las unidades turbo, el motor puede cambiar al modo de dos tiempos hasta aproximadamente 3000 rpm. Según Christian von Koenigseg a 6000 rpm en este modo sonará como un seis cilindros. Sin embargo, a 3000 rpm, el dispositivo vuelve al modo de cuatro tiempos porque no hay suficiente tiempo para el intercambio de gases a altas velocidades.

Искусственный интеллект

Koenigsegg, por otro lado, está trabajando con SparkCognition, una compañía estadounidense de inteligencia artificial que desarrolla software de gestión de inteligencia artificial para motores Freevalve como TFG. Con el tiempo, el sistema aprenderá a controlar mejor las válvulas y las diversas formas de llevar a cabo el proceso de combustión. El sistema de control y el sistema Freevalve le permiten cambiar el volumen y el timbre del motor con diferentes aperturas de las válvulas de escape. También es responsable de la capacidad de calentar el motor más rápido y reducir las emisiones. Gracias al generador de motor eléctrico a una temperatura muy baja, el motor del cigüeñal gira durante aproximadamente 10 ciclos (en 2 segundos), a los cuales la temperatura del aire comprimido en los cilindros alcanza los 30 grados. Durante el calentamiento, la válvula de succión se abre con un pequeño golpe y hay una circulación turbulenta de aire y combustible alrededor de la válvula de escape, lo que mejora la evaporación.

El combustible también contribuye de manera importante a lograr una alta potencia del motor. De hecho, TFG es un motor Flex Fuel, es decir, puede funcionar tanto con gasolina como con alcohol (etanol, butanol, metanol) y mezclas en distintas proporciones. Las moléculas de alcohol contienen oxígeno y, por lo tanto, proporcionan lo que se necesita para quemar la porción de hidrocarburo. Por supuesto, esto significa un mayor consumo de combustible, pero se proporciona más fácilmente que una gran cantidad de aire. Las mezclas de alcohol también proporcionan un proceso de combustión más limpio y se liberan menos partículas durante el proceso de combustión. Y si el etanol se extrae de las plantas, también puede proporcionar un proceso neutral en carbono. Cuando funciona con gasolina, la potencia del motor es de 500 hp. Recordemos que el control de combustión en el TFG es de tan alta tecnología que consigue extraer casi el máximo posible del combustible sin detonar, la zona de combustión más neurálgica a tan alta presión de turbo. Es realmente único con una relación de compresión de 9,5:1 y una presión de llenado muy alta. Solo podemos adivinar cómo exactamente la culata está unida al bloque, y la fuerza de este último, dada la enorme presión de trabajo del proceso de combustión, en cierta medida esto puede explicar la presencia de formas esféricas en forma de columna en su arquitectura. .

Por supuesto, el complejo sistema Freevalve cuesta más que los actuadores de válvulas mecánicas convencionales, pero se utilizan menos materias primas para crear el motor, lo que en cierta medida compensa tanto el costo como el peso. Por lo tanto, en general, el costo de un TFG de alta tecnología es dos veces menor que el de una compañía de turbocompresores de ocho cilindros y cinco litros.

Unidad Gemera única

El resto de la transmisión Gemera también es único e inusual. El TFG se encuentra detrás del compartimento de pasajeros y controla el eje delantero mediante un exclusivo sistema de transmisión directa sin caja de cambios con engranajes, pero con dos embragues hidráulicos en cada eje. El sistema se llama HydraCoup y, a cierta velocidad, el embrague hidráulico se bloquea y la transmisión directa. Esto se debe al hecho de que el motor de combustión interna también está conectado directamente a un motor-generador eléctrico con una capacidad de hasta 400 hp. potencia respectivamente hasta 500 Nm.

El HydraCoup convierte un total de 1100 Nm TFG y un motor eléctrico, duplicando el par a 3000 rpm. A todo ello se suma el par de cada uno de los dos motores eléctricos que accionan una rueda trasera con 500 CV. cada uno y, en consecuencia, 1000 Nm. Por lo tanto, la potencia total del sistema es de 1700 hp. Cada uno de los motores eléctricos tiene un voltaje de 800 voltios. La batería del coche también es única. Tiene un voltaje de 800 voltios y una potencia de tan solo 15 kWh, tiene una potencia de descarga (salida) de 900 kW y una potencia de carga de 200 kW. Cada una de sus celdas se controla individualmente en términos de temperatura, estado de carga, "salud", y todas se combinan en un cuerpo de carbono común, ubicado en el lugar más seguro: debajo de los asientos delanteros y en el túnel de conducción de carbono-aramida. Todo esto hará que, tras unas cuantas aceleraciones más enérgicas, el coche tenga que moverse un rato despacio para que el TFG cargue la batería.

Todo el diseño inusual se basa en la filosofía de una empresa que produce automóviles con un motor trasero intermedio. Koenigsegg aún no ha planeado un automóvil eléctrico limpio, porque creen que la tecnología en esta área no está suficientemente desarrollada y hace que los automóviles sean muy pesados. Para reducir las emisiones de dióxido de carbono, la compañía utiliza combustible alcohólico y un motor de combustión interna.

El sistema eléctrico de 800 voltios de Gemera proporciona hasta 50 km de electricidad y una velocidad de 300 km/h, para recreación hasta 400 km/h, responsabilidad de TFG. En modo híbrido, el automóvil puede viajar otros 950 km, lo que indica una eficiencia bastante alta del sistema: el TFG en sí consume aproximadamente un 20 por ciento menos que un motor moderno de dos litros. con distribución variable de gas convencional. Y la estabilidad del automóvil también está garantizada por el sistema de dirección en las ruedas traseras, la vectorización de par eléctrica en la parte trasera y la vectorización de par mecánica en la parte delantera (utilizando embragues húmedos adicionales en los mecanismos de tracción delantera, junto a los convertidores hidráulicos) . El Gemera se convirtió así en un vehículo con tracción total, dirección en las cuatro ruedas y vectorización de par. A todo esto se suma la regulación de la altura del cuerpo.

Aunque este motor es único en su naturaleza, demuestra que puede guiar el desarrollo de un motor de combustión interna. El mismo debate tiene lugar en la Fórmula 1: la búsqueda de eficiencia probablemente se centrará en los combustibles sintéticos y el modo de funcionamiento de dos tiempos.